Imatinib plasma concentrations variability in hemato-oncologic patients

Abstract Imatinib (Glivec~ has transformed the treatment and prognosis of chronic myeloid leukaemia (CML) and of gastrointestinal stromal tumor (GIST). However, the treatment must be taken indefinitely and is not devoid of inconvenience and toxicity. Moreover, resistance or escape from disease control occurs. Considering the large interindividual differences in the function of the enzymatic and transport systems involved in imatinib disposition, exposure to this drug can be expected to vary widely among patients. Among those known systems is a cytochrome P450 (CYI'3A4) that metabolizes imatinib, the multidrug transporter P-glycoprotein (P-gp; product of the MDR1 gene) that expels imatinib out of cells, and al-acid glycoprotein (AGP), a circulating protein binding imatinib in the plasma. The aim of this observational study was to explore the influence of these covariates on imatinib pharmacokinetics (PK), to assess the interindividual variability of the PK parameters of the drug, and to evaluate whether imatinib use would benefit from a therapeutic drug monitoring (TDM) program. A total of 321 plasma concentrations were measured in 59 patients receiving imatinib, using a validated chromatographic method developed for this study (HPLC-LTV). The results were analyzed by non-linear mixed effect modeling (NONMEM). A one-compartment pharmacokinetic model with first-order absorption appropriately described the data, and a large interindividual variability was observed. The MDK> polymorphism 3435C>T and the CYP3A4 activity appeared to modulate the disposition of imatinib, albeit not significantly. A hyperbolic relationship between plasma AGP levels and oral clearance, as well as volume of distribution, was observed. A mechanistic approach was built up, postulating that only the unbound imatinib concentration was able to undergo first-order elimination. This approach allowed determining an average free clearance (CL,~ of 13101/h and a volume of distribution (Vd) of 301 1. By comparison, the total clearance determined was 141/h (i.e. 233 ml/min). Free clearance was affected by body weight and pathology diagnosis. The estimated variability of imatinib disposition (17% for CLu and 66% for Vd) decreased globally about one half with the model incorporating the AGP impact. Moreover, some associations were observed between PK parameters of the free imatinib concentration and its efficacy and toxicity. Finally, the functional influence of P-gp activity has been demonstrated in vitro in cell cultures. These elements are arguments to further investigate the possible usefulness of a TDM program for imatinib. It may help in individualizing the dosing regimen before overt disease progression or development of treatment toxicity, thus improving both the long-term therapeutic effectiveness and tolerability of this drug. Résumé L'imatinib (Glivec ®) a révolutionné le traitement et le pronostic de la leucémie myéloïde chronique (LMC) et des tumeurs stromales d'origine digestive (GIST). Il s'agit toutefois d'un traitement non dénué d'inconvénients et de toxicité, et qui doit être pris indéfiniment. Par ailleurs, une résistance, ou des échappements au traitement, sont également rencontrés. Le devenir de ce médicament dans l'organisme dépend de systèmes enzymatiques et de transport connus pour présenter de grandes différences interindividuelles, et l'on peut s'attendre à ce que l'exposition à ce médicament varie largement d'un patient à l'autre. Parmi ces systèmes, on note un cytochrome P450 (le CYP3A4) métabolisant l'imatinib, la P-glycoprotéine (P-gp ;codée par le gène MDR1), un transporteur d'efflux expulsant le médicament hors des cellules, et l'atglycoprotéine acide (AAG), une protéine circulante sur laquelle se fixe l'imatinib dans le plasma. L'objectif de la présente étude clinique a été de déterminer l'influence de ces covariats sur la pharmacocinétique (PK) de l'imatinib, d'établir la variabilité interindividuelle des paramètres PK du médicament, et d'évaluer dans quelle mesure l'imatinib pouvait bénéficier d'un programme de suivi thérapeutique (TDM). En utilisant une méthode chromatographique développée et validée à cet effet (HPLC-UV), un total de 321 concentrations plasmatiques a été dosé chez 59 patients recevant de l'imatinib. Les résultats ont été analysés par modélisation non linéaire à effets mixtes (NONMEM). Un modèle pharmacocinétique à un compartiment avec absorption de premier ordre a permis de décrire les données, et une grande variabilité interindividuelle a été observée. Le polymorphisme du gène MDK1 3435C>T et l'activité du CYP3A4 ont montré une influence, toutefois non significative, sur le devenir de l'imatinib. Une relation hyperbolique entre les taux plasmatiques d'AAG et la clairance, comme le volume de distribution, a été observée. Une approche mécanistique a donc été élaborée, postulant que seule la concentration libre subissait une élimination du premier ordre. Cette approche a permis de déterminer une clairance libre moyenne (CLlibre) de 13101/h et un volume de distribution (Vd) de 301 l. Par comparaison, la clairance totale était de 141/h (c.à.d. 233 ml/min). La CLlibre est affectée par le poids corporel et le type de pathologie. La variabilité interindividuelle estimée pour le devenir de l'imatinib (17% sur CLlibre et 66% sur Vd) diminuait globalement de moitié avec le modèle incorporant l'impact de l'AAG. De plus, une certaine association entre les paramètres PK de la concentration d'imatinib libre et l'efficacité et la toxicité a été observée. Finalement, l'influence fonctionnelle de l'activité de la P-gp a été démontrée in nitro dans des cultures cellulaires. Ces divers éléments constituent des arguments pour étudier davantage l'utilité potentielle d'un programme de TDM appliqué à l'imatinib. Un tel suivi pourrait aider à l'individualisation des régimes posologiques avant la progression manifeste de la maladie ou l'apparition de toxicité, améliorant tant l'efficacité que la tolérabilité de ce médicament. Résumé large public L'imatinib (un médicament commercialisé sous le nom de Glivec ®) a révolutionné le traitement et le pronostic de deux types de cancers, l'un d'origine sanguine (leucémie) et l'autre d'origine digestive. Il s'agit toutefois d'un traitement non dénué d'inconvénients et de toxicité, et qui doit être pris indéfiniment. De plus, des résistances ou des échappements au traitement sont également rencontrés. Le devenir de ce médicament dans le corps humain (dont l'étude relève de la discipline appelée pharmacocinétique) dépend de systèmes connus pour présenter de grandes différences entre les individus, et l'on peut s'attendre à ce que l'exposition à ce médicament varie largement d'un patient à l'autre. Parmi ces systèmes, l'un est responsable de la dégradation du médicament dans le foie (métabolisme), l'autre de l'expulsion du médicament hors des cellules cibles, alors que le dernier consiste en une protéine (dénommée AAG) qui transporte l'imatinib dans le sang. L'objectif de notre étude a été de déterminer l'influence de ces différents systèmes sur le comportement pharmacocinétique de l'imatinib chez les patients, et d'étudier dans quelle mesure le devenir de ce médicament dans l'organisme variait d'un patient à l'autre. Enfin, cette étude avait pour but d'évaluer à quel point la surveillance des concentrations d'imatinib présentes dans le sang pourrait améliorer le traitement des patients cancéreux. Une telle surveillance permet en fait de connaître l'exposition effective de l'organisme au médicament (concept abrégé par le terme anglais TDM, pour Therapeutic Drag Monitoring. Ce projet de recherche a d'abord nécessité la mise au point d'une méthode d'analyse pour la mesure des quantités (ou concentrations) d'imatinib présentes dans le sang. Cela nous a permis d'effectuer régulièrement des mesures chez 59 patients. Il nous a ainsi été possible de décrire le devenir du médicament dans le corps à l'aide de modèles mathématiques. Nous avons notamment pu déterminer chez ces patients la vitesse à laquelle l'imatinib est éliminé du sang et l'étendue de sa distribution dans l'organisme. Nous avons également observé chez les patients que les concentrations sanguines d'imatinib étaient très variables d'un individu à l'autre pour une même dose de médicament ingérée. Nous avons pu aussi mettre en évidence que les concentrations de la protéine AAG, sur laquelle l'imatinib se lie dans le sang, avait une grande influence sur la vitesse à laquelle le médicament est éliminé de l'organisme. Ensuite, en tenant compte des concentrations sanguines d'imatinib et de cette protéine, nous avons également pu calculer les quantités de médicament non liées à cette protéine (= libres), qui sont seules susceptibles d'avoir une activité anticancéreuse. Enfin, il a été possible d'établir qu'il existait une certaine relation entre ces concentrations, l'effet thérapeutique et la toxicité du traitement. Tous ces éléments constituent des arguments pour approfondir encore l'étude de l'utilité d'un programme de TDM appliqué à l'imatinib. Comme chaque patient est différent, un tel suivi pourrait aider à l'ajustement des doses du médicament avant la progression manifeste de la maladie ou l'apparition de toxicité, améliorant ainsi tant son efficacité que son innocuité.

Determinación de compuestos fenólicos en plasma y HDL. Evaluación del efecto del consumo de aceites de oliva enriquecidos en compuestos fenólicos

El aceite de oliva es la principal fuente de grasa de la Dieta Mediterránea. Actualmente queda establecido su efecto preventivo y beneficioso sobre las enfermedades cardiovasculares (ECV), atribuyéndose en gran parte a sus compuestos fenólicos. Los aceites de oliva enriquecidos en compuestos fenólicos aparecen como una buena estrategia de alimento funcional, sin embargo se ha visto que un aporte único de una dosis muy alta de un tipo de antioxidante podría tener un efecto indeseado aumentando el estrés oxidativo. Además, los fenoles del aceite de oliva aportan un carácter amargo indeseado para los consumidores. Es por esto que se planteó el diseño de dos aceites funcionales, un aceite de oliva enriquecido con sus propios fenoles y otro con la misma dosis de fenoles pero complementado con otra fuente fenólica, concretamente tomillo. Uno de los principales factores a tener en cuenta es la determinación de la biodisponibilidad y metabolismo de los compuestos fenólicos del aceite de oliva y del tomillo, para, posteriormente, ejercer su efecto en diferentes tejidos diana. Una posible diana de los compuestos fenólicos y sus metabolitos son las lipoproteínas de alta densidad (HDL), de manera que la bioactividad de los fenoles del aceite de oliva y del tomillo podría ser debida, en parte, a la incorporación de sus metabolitos en las HDL.

Determinación de antioxidantes endógenos lipofílicos en plasma y HDL. Evaluación del efecto del consumo de acites de oliva enriquecidos en compuestos fenólicos

La Dieta Mediterránea posee un papel protector frente al riesgo de padecer enfermedades cardiovasculares gracias a los alimentos que la constituyen, entre los que destaca el aceite de oliva como principal fuente de grasas. La hipótesis de la que se parte en el presente trabajo es que el aceite de oliva enriquecido en compuestos fenólicos podría actuar como nutracéutico modulando el sistema antioxidante endógeno, contribuyendo así en la defensa antioxidante del plasma y de las partículas HDL.

Plant-derived phenolics inhibit the accrual of structurally characterised protein and lipid oxidative modifications

Epidemiological data suggest that plant-derived phenolics beneficial effects include an inhibition of LDL oxidation. After applying a screening method based on 2,4-dinitrophenyl hydrazine- protein carbonyl reaction to 21 different plant-derived phenolic acids, we selected the most antioxidant ones. Their effect was assessed in 5 different oxidation systems, as well as in other model proteins. Mass-spectrometry was then used, evidencing a heterogeneous effect on the accumulation of the structurally characterized protein carbonyl glutamic and aminoadipic semialdehydes as well as for malondialdehyde-lysine in LDL apoprotein. After TOF based lipidomics, we identified the most abundant differential lipids in Cu++-incubated LDL as 1-palmitoyllysophosphatidylcholine and 1-stearoyl-sn-glycero-3-phosphocholine. Most of selected phenolic compounds prevented the accumulation of those phospholipids and the cellular impairment induced by oxidized LDL. Finally, to validate these effects in vivo, we evaluated the effect of the intake of a phenolic-enriched extract in plasma protein and lipid modifications in a well-established model of atherosclerosis (diet-induced hypercholesterolemia in hamsters). This showed that a dietary supplement with a phenolic-enriched extract diminished plasma protein oxidative and lipid damage. Globally, these data show structural basis of antioxidant properties of plant-derived phenolic acids in protein oxidation that may be relevant for the health-promoting effects of its dietary intake. that a dietary supplement with a phenolic-enriched extract diminished plasma protein oxidative and lipid damage. Globally, these data show structural basis of antioxidant properties of plant-derived phenolic acids in protein oxidation that may be relevant for the health-promoting effects of its dietary intake.

Effects of Dietary Fat Oxidation Products and Flavonols on Lipoprotein Oxidation

Various studies suggest that oxidative modifications of low density lipoprotein (LDL), and also other lipoproteins, have an important role in the development of atherosclerosis. In addition to the oxidation products formed endogenously, oxidised triacylglycerols (TAG) and oxysterols in the diet contribute to the oxidised lipoproteins found in circulation. However, studies on both the effect of oxidised dietary lipids on lipoprotein lipid oxidation and the reactions that modify oxidised fat after ingestion have been scarce. Studies on the effects of dietary antioxidants on the lipid oxidation in vivo and the risk of atherosclerosis have been inconclusive. More clinical trials are needed to test the importance of lipoprotein oxidation as a cardiovascular risk factor in humans. In the recent years, various methods have been optimised and applied to the analysis of lipid oxidation products in vivo, and information on the molecular structures of oxidised lipids in plasma, lipoproteins and atherosclerotic plaques has started to accumulate. However, specific structures of oxidised TAG molecules present in these tissues and lipoprotein fractions have not been investigated earlier. In the orginal research in this thesis, an approach based on highperformance liquid chromatographyelectrospray ionisationmass spectrometry (HPLCESIMS) and baseline diene conjugation (BDC) methods was used in order to investigate lipid oxidation level and oxidised TAG molecular structures in pig and human lipoproteins after dietary interventions. The approach was optimised with human LDL samples, which contained various oxidation products of TAG. LDL particles of hyperlipidaemic subjects contained an elevated amount of conjugated dienes. In the pig studies, several oxidised TAG structures with hydroxy, keto, epoxy or aldehydic groups were found in chylomicrons and VLDL after diets rich in sunflower seed oil. Also, the results showed that oxidised sunflower seed oil increased the oxidation of lipoprotein lipids and their TAG molecules. TAG hydroperoxides could be detected neither in the small intestinal mucosa of the pigs fed on the oxidised oil nor in their chylomicrons or VLDL.6 In the clinical studies, dietary flavonol aglycones extracted from sea buckthorn berries did not have an effect on lipoprotein lipid oxidation and other potential risk factors of atherosclerosis, but their absorption was demonstrated. Oil supplementation seemed to increase the bioavailability of the flavonols. Oxidised TAG molecules were detected in LDL particles of the subjects after both flavonol and control diets.

Sugars, organic acids, minerals and lipids in jabuticaba

The aim of this work was to determine the sugar, organic acid and mineral compositions of the whole fruit and fractions (skin, pulp and seed) of the Paulista (Plinia cauliflora) and Sabará (Plinia jaboticaba) jabuticaba tree genotypes, as well as the oil compositions of their skin and seeds. High levels of sugar, especially fructose, followed by glucose and sucrose, were encountered in the fruit. In the Paulista genotype, higher levels of total and reducing sugars were found in the pulp and skin, which was not observed when comparing the whole fruit of both genotypes. Five organic acids were found in the whole fruit and in the fractions of the two jabuticaba genotypes in quantitative order: citric acid > succinic acid > malic acid > oxalic acid > acetic acid. Potassium was the most abundant mineral found. This fruit was also shown to be rich in magnesium, phosphorus, calcium and copper. The seed oil had nearly the same constitution as the oil extracted from the skin in both genotypes and the major compounds were an unidentified phytosterol, palmitic, linoleic and oleic acids, and squalene.

Assessment of dissolution techniques for the analysis of ceramic samples by plasma spectrometry

In this study, 13 ceramic samples were subjected to dissolution using three different procedures: (a) acid attack in open PTFE vessels with a mixture of HF-HClO4, (b) fusion of the sample with lithium metaborate and (c) microwave digestion in PTFE bombs. The samples used in the study had been previously analyzed by neutron activation analysis (NAA), X-ray fluorescence (XRF) and X-ray diffraction (XRD) and they cover a wide range of ceramics fired in different atmospheres and temperatures as well as different mineralogical and chemical compositions. The effectiveness of each procedure is evaluated in terms of its ability to dissolve the various mineralogical phases of the samples, of the number of elements that can be determined and of the time needed for the whole scheme of analysis to be completed.